研究“软糖”，发了一篇TOP期刊论文，被Nature亮点报道！

改变软糖的质地主要通过调整交联次数来实现。可以通过改变聚合物浓度、类型以及调节蒸发水量等方式来改变交联次数。较硬的软糖通常含有更多的聚合物和较少的水分。此外，这是由于糖和明胶之间发生的美拉德反应，软糖可能随着时间的推移而变硬。 对于软糖来说，质地比味道更为重要。即使软糖保持甜味，咬下去却是坚硬、陈旧的口感会让人失望。 保持软糖的良好状态取决于配方和储存方式，这两者都会影响糖果中分子之间的连接方式。

为了最大限度地延长软糖糖果保持新鲜和柔软的时间， 土耳其奥兹耶金大学 Suzan Tireki 和中东技术大学 Gulum Sumnu教授  调整了对质地影响最大的因素：配方中 淀粉 和 明胶的浓度 ，以及 葡萄糖浆与蔗糖的比例 。研究小组测量了所得到的糖果在12周和52周的储存期间以及在各种温度下的特性。 研究人员利用糖果的机械性能来估计老化如何影响一个关键特征：其分子之间的平均距离。 分子间距离较长的糖果比较柔软。 作者还通过测量其他物理特性，如水含量和pH值来估计新鲜度 。在研究的八种配方中，研究小组发现三种配方具有最佳的保质期。相关成果以“Investigation of average crosslink distance and physicochemical properties of gummy candy during storage: Effect of formulation and storage temperature”为题发表在 流体力学国际顶级刊物 《Physics of Fluids》 上，并获得了 《Nature》 的亮点报道。

图1 软糖放大图

图2软糖制备流程

硬度与平均交联

下表显示了配料、储存时间和温度、水分含量及其相互作用对软糖的硬度和平均交联距离的显著影响。 硬度和平均交联距离受明胶浓度、储存时间和温度以及水分含量的影响很大 。凝胶的物理状态会受到成分的影响， 水分会影响其特性，使其成为橡胶状、玻璃状或粘稠状 。 明胶被认为是影响质构特性的主要聚合物。 淀粉作为一种聚合物并没有作为单一成分产生影响；但是，淀粉和明胶之间的相互作用是显著的。在没有硬度数据的情况下，平均交联距离也可以作为一个指标，用于了解不同配方的聚合物、储存温度和软糖时间的质地情况。

低温产生的凝胶比高温产生的更坚硬，这与分子相互作用和构象导致的平均交联距离减少有关。 当储存温度较高时，平均交联距离会增加，从而导致糖果的刚性降低。此外，糖果的葡萄糖糖浆与蔗糖比也会影响水分含量，从而对平均交联距离有显著影响。

表3 软糖硬度和平均交联距离的方差分析总结

水分含量的影响

采用Weibullian模型研究10、20和30 °C储存过程中的质量变化。储存过程中的水分流失是质量下降的良好指标，因为它会影响糖结晶。据观察，在所有储存温度下，G：S比较低的配方的水分损失率较高， 这可能是蔗糖结晶的结果 。G：S比较高的配方更稳定，因为n（T）较低，这些糖果中有更多的葡萄糖浆。 糖等成分可以通过增强疏水相互作用和氢键或增强凝胶中蛋白质的水合作用来增强凝胶强度或刚性 。葡萄糖浆有利于保持水分，它们用于保湿的目的，以防止糖果在保质期内干燥。其中储存在25°C的含有明胶和淀粉的糖果比储存在20°C的糖果具有更快的水分损失，这一结果也可能是因为淀粉可能具有与明胶不同的界面性质，从而影响了储存过程中的水分损失。明胶具有与淀粉不同的凝固特性。明胶凝胶的 3D 网络结构受温度影响，并将产品设置为橡胶状。因此，明胶浓度超过 5% 的糖果可能在 10 和 20°C 等低温下更稳定（图 5）。

表 软糖样品在不同储存温度下水分含量变化的威布尔幂律模型常数

图5 不同配方软糖在10、20、30℃贮藏过程中水分含量的变化

水分活度

当有效水含量较高时，可与结构分离并引起糖结晶，从而可能引起糖硬化。 水活度可以了解糖果储存过程中水分、质地和微生物稳定性的迁移。 随着葡萄糖浆：蔗糖比例的增加，糖果新鲜程度下降，这是因为葡萄糖浆可以降低糖果系统的水分活度。

为了防止粘性、结块和塌陷等不良质量缺陷，在加工、处理、包装和储存过程中应考虑产品的历史与温度的关系。图6显示了在不同储存温度下选定糖果的动力学参数和曲线。 当比较n（T）值时，G：S比较高的糖果的相对变化率低于G：S比的糖果的相对变化率。造成这种情况的可能原因可能是水分活度的变化，并在葡萄糖浆含量较高时防止糖果干燥。

图6 不同配方的软糖在10、20和30°C储存期间水分活度的变化

总可溶性固形物

总可溶性固形物（%）（TSS）是工厂测量的质量参数，用于控制糖果在多个生产阶段的水化程度和流变性。图7显示了所选样品在不同温度下的TSS动力学参数和曲线。当一起评估相对速率值时，无法获得特定趋势。这是因为测量是通过折光仪读数仅测量蔗糖重量百分比的。 因此，TSS不是软糖储存研究中的敏感因素 。

图7 在10、20和30°C下储存期间不同配方的软糖总可溶性固体含量的变化

酸碱度

用酸降低pH值有助于延长储存期间微生物的稳定性，从而延长保质期。 凝胶剂中，酸性条件影响明胶的分子内和分子间相互作用，因此在很宽的pH范围内影响明胶。因此，应在关键生产阶段测量pH值。

葡萄糖浆：蔗糖比是影响pH值的重要参数。pH值随葡萄糖浆：蔗糖比值的增加而升高。葡萄糖浆在加工和/或储存过程中不会改变，但蔗糖在加工过程中会发生反转，从而降低pH。因此在用较高的葡萄糖糖浆：蔗糖比例烹饪和调节软糖时，可能会发生较少的转化，从而导致更高的pH值。

将食物酸添加到糖果中以获得浓郁和酸味， pH结果如图8所示。结果表明，在相同淀粉和明胶水平下，1.5 G：S比的糖果n（T）小于1.1 G：S比的糖果，这意味着G：S比较高的样品在相对速率较低时更稳定。G：S比率可以通过增加葡萄糖浆或减少配方中的蔗糖来增加， 因此当G：S比率增加时，反转减少，这可能保护糖果不会因储存过程中的酸度而变性。

图8 在 10、20 和 30 °C 下储存期间不同配方的软糖的 pH 值变化

小结

在这项研究中，作者探索了软糖在不同环境和不同配方的条件下储存期间质地的变化。在硬度和平均交联距离方面研究了复杂的质量参数纹理。平均交联距离使得我们更容易理解质地与配方、储存时间和温度的关系。明胶浓度、水分含量、储存时间和温度影响硬度和平均交联距离。储存期间的平均交联距离变化是配方特异性的;然而，在较高的葡萄糖浆：蔗糖比例下观察到储存后值的显着变化。配方和流变特性之间的关系是食品质地响应的基础。分子特性、相互作用和结构也决定了食品的质地特性。因此，平均交联距离是监测糖果质地的一种实用且易于理解的方法，糖果可以用不同类型的成分配制，包括聚合物和甜味剂。Weibullian模型用于量化储存过程中的这些物理化学特性，可用于食品工业中不同气候的产品开发，质量保证和保质期研究。

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